制备焊锡球的装置制造方法及图纸

制备焊锡球的装置，属于电子产品封装材料技术领域。装置包括给料系统、液体分散机构、液滴固化成型系统。给料系统包括熔池（１）和给料罐（２４），通过管路和阀门的控制，能够实现生产过程中的连续给料；能保证较稳定的给料流量。液滴固化成型系统包括一个与气体分布环（１３）和一个与之相连的成型柱（１５），通过气流控制，可以在焊锡液滴的行程空间上形成温度不同的两层气流，保证焊锡液滴的收圆和凝固。液体分散机构包括一个与分配器（９）和气体分布环（１３）密封连接的波纹补偿器（１１），分配器（９）与可上下振动的连杆（２８）相连，该机构结构简单而实用。本发明专利技术实现了生产的连续性，提高了产品的成品率，且设备紧凑便于操作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制备电子封装用焊锡球的装置，特别是制备BGA及CSP封装用焊锡球 的装置，属于电子产品封装材料

技术介绍
电子产品的轻薄短小、高频、高效率及多功能的需要使BGA (Ball Grid Array)及 CSP (Chip Scale Package)封装技术得到迅速的发展，它们正逐步取代传统的插脚封装、 导线架封装技术。焊锡球则是用于BGA、 CSP封装、起电气互连及机械支撑作用的材料。所 用焊锡球尺寸一般为0.2-1. 2mm，在真圆度、公差上都有较高的要求。焊锡球的制备工艺包括剪切热熔成型法、抛射法、熔融液滴固化法等。剪切热熔成型法是目前市售焊锡球的主要生产方法，工艺流程包括焊锡原料拉丝或轧 板、剪切或冲板、在有温度梯度的热介质中熔融并成型、过滤、洗涤、干燥、筛选。该方 法工艺流程长且设备投资较大，另外所生产产品规格有限，很难生产0.3mm以下的焊锡球。专利文献CN1476954A所公开的抛射法是将熔融焊锡注入旋转的带孔容器中，在离心作 用下将焊锡抛射进冷却介质中成型。该方法生产的焊锡球球形度难以保证，且颗粒大小不 均匀，成品率较低。根据液滴产生形式不同，熔融液滴固化法可以分为流体自然断裂法(JP2002-192383A、 JP2001-340992A)和振动分散法(US6517602B2、 US6312498B1、 US5266098、 US6554166B2、 US6540129B2、 CN1309529C)。流体自然断裂法是通过压力将熔融焊锡从小孔中挤出，在重 力作用下断裂成液滴，液滴在表面张力作用下收圆，而后在冷却介质中凝固，该方法很难 控制焊锡球的大小。振动分散法是将熔融焊锡从小孔中压出形成喷射流，喷射流在一定频 率的外力扰动作用下断裂形成液滴，液滴通过表面张力收圆，而后在冷却介质中凝固成球。 因振动分散能较均匀控制液滴大小而成为研发的焦点。但目前所公开的振动分散法存在以下的缺点(1)用气体压力控制流量，随着熔融焊 锡的消耗，焊锡液面动态下移，这样，喷嘴处压力随焊锡消耗而逐渐减小，从而使流量逐 渐减小，最终导致焊锡球尺寸分布不均；(2)不能连续给料， 一批料用完后需要重新加料、 抽真空、充压，影响生产效率；(3)当分散液滴在液体介质中固化成型时，需要洗涤干燥， 工艺复杂，流程较长，成本较高；当分散液滴在室温惰性气体中成型时，液滴行程大(如文献CN1309529C，成型柱长达7_9m)，设备庞大操作不便，而且颗粒在容器底部冲击大， 易使颗粒变形。另外，振动分散法在设备上存在的一个难点就是如何解决固定的成型系统与动态的喷 嘴之间的密封连接。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种连续给料且能较精确控制给料流量的给料系统，以解决振动 分散法制备焊锡球时因压力变化导致熔融焊锡流量不稳的问题以及生产中不能连续给料的 问题。本专利技术的另一目的是提供一种结构紧凑、工艺简单的熔融焊锡液滴固化成型系统，以 解决焊锡液滴在液体介质中固化成型使工艺复杂的问题以及在室温惰性气体中固化成型而 使设备庞大的问题。本专利技术还有一个目的是提供一种结构简单的连接喷嘴与成型装置的密封机构。本专利技术制备焊锡球的装置包括给料系统、液体分散机构和液滴固化成型系统。给料系 统将焊锡料熔融后通过气体压力经过管道输送至位于液滴固化成型系统上方的液体分散机 构，液体分散机构将熔融焊锡均匀分散成颗粒，颗粒通过表面张力作用成球状，并通过液 滴固化成型系统冷却凝固成球。所述的给料系统包括熔池、给料罐、连接熔池与给料罐的电磁阀、真空管道及阀门、 给压管道及阀门。本专利技术的给料系统主体包括一个用于溶解固体焊锡料的熔池1和一个用于向喷嘴10给 料的给料罐24。熔池1和给料罐24都可以通过电热丝加热并能进行温度控制。给料罐24 位于熔池l下部，给料罐24与熔池1之间有一个泄料阀25。泄料阀25可以为电磁阀，由 置于给料罐24中的料位计26和料位计27控制其开合。熔池1和给料罐24的上端都有气 体管道引出，两个罐体经过分流阀3、充压阀6通过管道相连。熔池1与分流阀3之间的管 道上有一支管，支管上装有一个放压阀2;放压阀2与分流阀3之间的管道上有一支管，支 管上装有排气阀4，排气阀4的另一端与真空泵相连；分流阀3与充压阀6之间的管道上有 一支管，支管上装有进气阀5，进气阀5的另一端与气源相连。给料罐24与分配器9之间 通过管道连接，管道外包有保温材料，管道上装有给料阔23。给料是通过如下操作实现的将焊锡料加入熔池l，此时，放压阀2、进气阀5、给料 阀23为关闭状态；分流阀3、排气阀4、充压阀6、泄料阀25为开启状态。接着开启真空 泵对熔池1和给料罐24抽真空；待真空度达到要求，关闭排气阀4，开进气阀5，向熔池l 和给料罐24充入惰性气体；在惰性气体的保护下将熔池1和给料罐24加热到设定温度使 熔池内焊锡熔融，在此过程中，熔池1中的熔融焊锡会流到给料罐24中，当给料罐24中 的焊锡液面到达24-1处时，泄料阀25自动关闭；在保温10min以上后，开启给料阀23并 调节惰性气体压力至合适值，此时，给料罐24中的熔融焊锡在压力作用下经过管道传输至 分配器9，分配器9再将焊锡液分配给各个喷嘴10。喷嘴10处熔融焊锡的流量可以用公式1表示<formula>formula see original document page 5</formula> (1)式(1)中。表示每个喷嘴的熔融焊锡流量；n表示分配器9所配的喷嘴数；^表示喷 嘴孔径；/^表示给料罐24中惰性气体压力；/4表示给料罐24中熔融焊锡液面至喷嘴10之 间的垂直距离。可见，当喷嘴数目n和喷嘴孔径^一定时，气压A和/4决定了熔融焊锡的流量"而 当给料罐24内气压一定时，将/4稳定在一定范围内就能保证熔融焊锡的流量在允许范围内 波动，从而保证焊锡球尺寸在允许公差范围内。喷嘴10处熔融焊锡的流量控制是通过以下来实现的本专利技术所述的给料罐24配有料 位计26和料位计27。料位计26和料位计27所感应的液面分别为24-2和24-1。液面24-1 与24-2之间的距离经过计算得出，能保证所制备的焊锡球在允许公差范围内。随着给料的 进行，给料罐24中熔融焊锡的液面逐渐下降，当液面降至24-2时，料位计26将感应信号 传给泄料阀25，泄料阀25自动开启使熔池l中的熔融焊锡流入给料罐24中；当给料罐24 中熔融焊锡液面到24-l时，料位计27将感应信号传给泄料阀25，泄料阀25自动关闭。这 样，能保证给料罐24中的液面保持在24-1与24-2之间，最终能确保焊锡球尺寸在允许公 差范围内。连续给料是通过如下操作实现的当熔池1中的焊锡用尽时，需要向熔池1中添加固 体焊锡料。首先关闭分流阀3，然后开启放压阀2，待熔池l中压力为零，关闭放压阀2、 打开熔池1的密封盖并加入焊锡料。接着盖上熔池1的密封盖、开启排气阀4对熔池1抽 真空；当熔池1内真空度达到所需值，关闭排气阀4，开启分流阀3对熔池1充压直到压力 稳定。这样就可以在不停止对分配器9给料的情况下实现对给料罐24的加料。本专利技术所述的熔融焊锡液滴固化成型系统包括一个气体分布环、 一个与气体分布环下 端相连的成型柱。所述的气体本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备焊锡球的装置，包括给料系统、液体分散机构、液滴固化成型系统，其特征在于，所述给料系统包括一个熔池（１）和一个位于熔池（１）下部的给料罐（２４），熔池（１）和给料罐（２４）温控加热，熔池（１）与给料罐（２４）之间有一个泄料阀（２５），熔池（１）和给料罐（２４）的上端的气体管道经过分流阀（３）、充压阀（６）相连；熔池（１）与分流阀（３）之间有一装有放压阀（２）的支管，放压阀（２）与分流阀（３）之间有一装有排气阀（４）的支管，分流阀（３）与充压阀（６）之间有一装有进气阀（５）的支管，给料罐（２４）与分配器（９）之间经过给料阀（２３）通过管道连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卢振明，邵友林，郝少昌，梁彤祥，张杰，廖春图，苏家红，陈进中，王学洪，
申请(专利权)人：清华大学，柳州华锡集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]